Sơ đồ công nghệ và hoạt động của nhà máy lọc điển hình

Sơ đồ công nghệ và hoạt động của nhà máy lọc điển hình

Tuyên bố bản quyền:

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình Cho nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình Tổng cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho chúng tôI sửa chữa,hiệu đính và hoàn thiện tốt hơn tàI liệu này

Địa chỉ liên hệ:

Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp

Tiểu ban Phát triển Chương trình Học liệu

Mã tài liệu

Mã quốc tế ISBN:

LỜI TỰA

(Vài nét giới thiệu xuất xứ của chương trình và tài liệu)

Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN …

(Tóm tắt nội dung của Dự án)

(Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia)

(Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia …)

(Giới thiệu tài liệu và thực trạng)

Sách hướng dẫn giáo viên là tàI liệu hướng dẫn giảng dạy cho từng mô đun/môn học trong hệ thống mô đun và môn học đào tạo cho

nghề ……… ………ở cấp độ ……

Các thông tin trong tài liệu có giá trị hướng dẫn giáo viên thiết kế và tổ chức các bài dạy cho mô đun/môn học một cách hợp lý Giáo viên vẫn có thể thay đổi hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện và bối cảnh thực tế trong quá trình đào tạo

Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ được hoàn chỉnh để trở thành Sách hướng dẫn giáo viên chính thức trong hệ thống dạy nghề

Hà nội, ngày … tháng… năm… Giám đốc Dự án quốc gia

MỤC LỤC

LỜI TỰA 3

MỤC LỤC 4

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN 7

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun 7

Mục tiêu của mô đun 7

Mục tiêu thực hiện của mô đun 7

Nội dung chính của mô đun 8

CÁC HìNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN 9

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN 11

BÀI 1 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐIỂN HÌNH NHÀ MÁY LỌC DẦU 12

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU 12

1.1.2 Quá trình chế biến 14

1.1.3 Pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm 17

1.2 CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐIỂN HÌNH CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU 20

1.2.1 Sơ đồ chế biến dầu nhẹ 21

1.2.2 Sơ đồ chế biến dầu nặng 21

1.2.3 Sơ đồ chế biến dầu trung bình 22

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA NHÀ MÁY 23

1.3.1 Công trình năng lượng, phụ trợ 28

1.3.2 Công trình ngoại vi 28

1.3.3 Công trình chung 28

1.4 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 29

BÀI 2 HỆ THỐNG NHẬP DẦU THÔ VÀ BỂ CHỨA DẦU THÔ 30

2.1 NHẬP DẦU THÔ 30

2.2 NHẬP DẦU THÔ CÓ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CAO 32

2.2.1 Phương pháp dùng dầu thay thế 33

2.2.2 Phương pháp gia nhiệt đường ống 35

2.3 BỂ CHỨA DẦU THÔ 40

2.3.1 Chức năng khu bể chứa dầu thô 40

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 41

2.4 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 42

BÀI 3 SƠ ĐỒ VÀ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG,

3.4.2 Các phương pháp sản xuất khí ni tơ 61

3.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 61

3.6.2 Hệ thống nước làm mát kiểu tháp bay hơi 78

3.7 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 81

BÀI 4 SỒ ĐỒ VÀ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH NGOẠI VI 82

4.1 BỂ CHỨA SẢN PHẨM 82

4.1.1 Vị trí khu bể chứa 82

4.1.2 Sản phẩm và kiểu bể chứa 83

4.1.3 Chức năng khu bể chứa và phương pháp xác định dung tích chứa 84

4.2 BỂ CHỨA TRUNG GIAN 86

4.2.1 Bể chứa đệm 86

4.2.2 Bể chứa cầu tử pha trộn 87

4.3 HỆ THỐNG PHA TRỘN VÀ XUẤT SẢN PHẨM 87

4.5 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 104

BÀI 5 ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY 105

5.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIẾN VÀ AN TOÀN NHÀ MÁY 105

5.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIẾN QUÁ TRÌNH 106

5.2.1 Chức năng và thành phần hệ thống điều khiển 106

5.2.2 Quá trình điều khiển 108

5.3 HỆ THỐNG DỪNG KHẨN CẤP 109

5.4 CÁC TIỂU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÀNH PHẦN 109

5.4.1 Hệ thống đo mức 109

5.4.2 Hệ thống điều khiển van vận hành bằng mô-tơ (MOV) 110

5.4.3 Hệ thống giám sát máy múc, thiết bị 110

5.5 HỆ THỐNG PHÕNG CHỐNG CHÁY NỔ 110

5.5.1 Hệ thống cảnh báo 110

5.5.2 Hệ thống chống cháy 112

5.6 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 113

CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 114

TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 116

I CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NÂNG CAO 116

II CÁC CÂU HỎI BÀI TẬP TRONG BÀI 119

CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun

Học viên của các trường cao đẳng kỹ thuật cũngg như sinh viên tại các Trường đại học liên quan đến lĩnh vực chế biến dầu khí thường được đào tạo kỹ về các công nghệ điển hình và sự hoạt động của từng phân xưởng này một cách đơn lẻ Sự hoạt động của các phân xưởng công nghệ trong mối quan chung với các phân xưởng công nghệ khác cũngg như trong mối quan hệ với các phân xưởng năng lượng, phụ trợ, công trình ngoại vi, công trình chung, chưa được đề cập nhiều trong chương trình dạy và học Do vậy học viên sau khi ra trường khi tham gia phát triển các Dự án chế biến dầu khí hoặc làm việc trong cơ sở công nghiệp chế biến dầu khí thường bỡ ngỡ và mất nhiều thời gian tìm hiểu tiếp cận thực tế

Mô đun này nhằm gắn kết sự hiểu biết của học viên thu nhận được từ các môn học công nghệ phân xưởng đơn lẻ đặt chúng trong mối quan hệ tổng thể của Nhà máy trong thực tế

Mục tiêu của mô đun

Học xong mô đun này học viên có đủ năng lực:

- Mô tả được một số sơ đồ công nghệ điển hình nhà máy lọc dầu hiện đại - Mô tả được tổng thể quá trình hoạt động của nhà máy để hỗ trợ cho việc

vận hành các phân xưởng riêng biệt sau này cũngg như công tác phối hợp vận hành giữa các phân xưởng có liên quan

- Mô tả được vai trò và hoạt động của các hệ thống năng lượng, phụ trợ, công trình ngoại vi của nhà máy

- Mô tả được mối quan hệ giữa các phân xưởng công nghệ trong sơ đồ công nghệ với nhau và với phân xưởng, hệ thống năng lượng, phụ trợ, ngoại vi, của nhà máy

Mục tiêu thực hiện của mô đun

Học xong mô đun này, học viên có khả năng:

- Mô tả được sơ đồ khối cấu hình công nghệ điển hình của một nhà máy lọc dầu, mối quan hệ giữa các phân xưởng

- Mô tả được sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống năng lượng, phụ trợ: Hệ thống phát điện, hệ thống sản xuất và phân phối hơi, khí nén điều khiển, hệ thống khí nhiên liệu, hệ thống dầu nhiên liệu, hệ thống nước (nước làm mát, )

- Mô tả được sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống công trình ngoại vi: Hệ thống nhập dầu thô, hệ thống bể chứa dầu thô, bể chứa sản phẩm, các bể chứa trung gian, hệ thống xuất sản phẩm và hệ thống thu gom xử lý nước thải

- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các sơ đồ nhà máy tương tự - Trình bày được nguyên lý điều khiển nhà máy, các hệ thống điều khiển

và đảm bảo an toàn chính trong nhà máy

Nội dung chính của mô đun

1 Một số sơ đồ công nghệ điển hình nhà máy lọc dầu 2 Hệ thống nhập dầu thô và bể chứa dầu thô

3 Sơ đồ và quá trình hoạt động của hệ thống năng lượng, phụ trợ 4 Sơ đồ và hoạt động hệ thống công trình ngoại vi

5 Điều khiển hoạt động của nhà máy

CÁC HìNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔ ĐUN

1 Học trên lớp về sơ đồ công nghệ điển hinh nhà máy lọc hóa dầu, hệ thống nhập dầu thô, sơ đồ và hoạt động hệ thống năng lượng phụ trợ, sơ đồ và hoạt động của hệ thống công trình ngoại vi và hệ thống đo lường, điều khiển tự động nhà máy

2 Tự nghiên cứu các tài liệu liên quan đến các phân xưởng công nghệ, năng lượng phụ trợ

3 Thăm quan, thực tập các cơ sở chế biến dầu khí

Sơ đồ quan hệ theo trỡnh tự học nghề

An toàn lao động

Kỹ thuậtphòng thí nghiệm

Thí nghiêm chuyên

Bảo ỡ ng thiết bị

d-Chuyên đề dự phòng

Môn chung

Chính trị

Phá p luật

Toá n cao cấpNgoạ i

Tin học

ả nh ởng giá n tiếp

h-Sản phẩm dầu mỏ

Ă n mòn kim loạ iĐ ộng học

xúc tá cKiến thức

cơ sở nhóm nghề

Kiến thức cơ sởnghề

Vận hành thiết bị chế biến dầu khí

Kỹ thuậtmôi trờng

ả nh hởng giá n tiếp

Thực tập tốt nghiệpThực hành

trên thiết bị mô phỏngQuá trình

xử lý

Chng cất chế biến

Tồn trữ và vận chuyển

xă ng dầu

Môn cơ bản

Quá trình thiết bịHóa

phân tíchHóa

vô cơ

Hóa hữu cơ

Hóa lý

Cơ kỹ thuật

Vật lý đạ i c-

QT doanh nghiệpDụng cụ

đoQuá trình

Quá trình Cracking

Công nghệ chế

biến khí

Thợ p cá c cấu tử cho

xă ng

Sơ đồ công nghệ nhà má y lọc dầu

điện tửVẽ kỹ

Hóa học dầu mỏ &

Thực tập quá trình thiết bị

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

- Mô tả được vai trò và hoạt động của các hệ thống năng lượng, phụ trợ, công trình ngoại vi của Nhà máy

- Mô tả được mối quan hệ giữa các phân xưởng công nghệ trong sơ đồ công nghệ với nhau và với chức năng, nhiệm vụ, hoạt động của các hệ thống năng lượng, phụ trợ, ngoại vi, của Nhà máy

Về kỹ năng:

- Đọc và hiểu được bản vẽ sơ đồ nguyên lý của nhà máy

- Đọc và hiểu được sơ đồ nguyên lý của các phân xưởng, Hệ thống chính trong nhà máy lọc hóa dầu cơ bản

- Mô tả được chức năng nhiệm vụ của từng phân xưởng công nghệ, năng lượng phụ trợ và công trình ngoại vi trong nhà máy

- Mô tả được mối quan hệ giữa các phân xưởng

Về thỏi độ

- Nghiêm túc tham gia các buối học trên lớp

- Chủ động ôn lại kiến thức các môn hoc/mô đun đã được học trước đây để phục vụ tốt cho việc tiếp thu mô đun này

- Tích cực tham khảo tìm hiểu các sơ đồ nhà máy phân tích sự hoạt động của từng hệ thống

BÀI 1 MỘT SỐ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐIỂN HÌNH NHÀ MÁY LỌC DẦU Mã bài: HD M1

Giới thiệu

Sơ đồ công nghệ của Nhà máy lọc dầu hiện nay đi theo hai khuynh hướng: - Sản xuất ra các loại nhiên liệu phục vụ cho phương tiện giao thông

(LPG, nhiên liệu phản lực, xăng, dầu Diesel và dầu đốt lò)

- Ngoài sản xuất ra các loại nhiên liệu phục vụ phương tiện giao thông còn tập trung sản xuất ra các nguyên liệu phục vụ cho hóa dầu (propylene, BTX) hoặc xây dựng kèm theo các phân xưởng hóa dầu như: polypropylene, sơ sợi tổng hợp (PET), LAB

Tùy theo nguồn nguyên liệu (dầu thô), đặc điểm thị trường tiêu thụ, năng lực tài chính và trên hết là lợi nhuận đem lại, chủ đầu tư các công trình sẽ quyết định lựa chọn sơ đồ công nghệ cho Nhà máy Sơ đồ công nghệ nhà máy ngoài khả năng sản xuất được sản phẩm có chất lượng đáp ứng được yêu cầu của thi trường cần phải có khả năng linh hoạt trong vận hành nhằm đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao về chất lượng và những biến đổi thất thường của nguyên liệu (dầu thô)

Mục tiêu thực hiện

Học xong bài học này học viên có đủ năng lực:

- Mô tả được sơ đồ công nghệ điền hình của Nhà máy lọc dầu - Nêu được sản phẩm chính của các sơ đồ công nghệ này - Mô tả được mối quan hệ giữa các phân xưởng trong sơ đồ - Mô tả được các thành phần chính trong Nhà máy

Nội dung chính

- Tổng thể hoạt động của một Nhà máy lọc dầu điển hình - Các sơ đồ công nghệ lọc dầu điển hình

- Các thành phần chính trong Nhà máy

1.1 KHỏI QUÁT CHUNG HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU

Cũngg như bất kỳ quá trình sản xuất nào, quá trình chế biến dầu thô cũngg trải qua các công đoạn chính: nhập nguyên liệu, chế biến và xuất sản phẩm

Tuy nhiên, nguyên liệu và sản phẩm của quá trình chế dầu khí có những đặc thù riêng (nguy cơ cháy nổ cao, tính chất lưu biến đặc biệt, ) vì vậy, mà các hoạt động này có những đặc điểm rất riêng biệt so với các quá trình sản xuất khác Quá trình hoạt động của Nhà máy lọc dầu từ khâu nhập nguyên liệu, chế biến tới xuất sản phẩm được mô tả khỏi quát trong hình H-1 A và H-1 B

1.1.1 Nhập và tàng trữ dầu thô

Công việc đầu tiên của nhà máy lọc dầu là nhập dầu thô, tàng trữ trước khi chế biến Phần lớn các nhà máy lọc dầu đuợc xây dựng gần biển, do vậy, phương tiện vận chyển dầu thô chủ yếu là sử dụng tàu dầu Tùy theo điều kiện tự nhiên của cảng biển và điều kiện đầu tư mà tàu dầu sử dụng vận chuyển dầu thô cho nhà máy có tải trọng khác nhau Việc sử dụng tàu dầu có tải trọng càng lớn càng cho phép giảm được chi phí vận chuyển, tuy nhiên, sẽ làm tăng chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống bể chứa và chi phí nạo vét luồng lạch Căn cứ vào kết quả so sánh hiệu quả kinh tế mang lại, chủ đầu tư sẽ phải chọn phương án tối ưu cho việc lựa chọn tải trọng tàu vận chuyển dầu thô

Hình H-1 A Khỏi quát hoạt động của Nhà máy lọc dầu

Trong thực tế, các tàu dầu được sử dụng vận chuyển dầu thô cho nhà máy lọc dầu phổ biến trong khoảng từ 60.000 tấn đến 250.000 tấn Cá biệt các tàu dầu có tải trọng 500.000 tấn đến 1 triệu tấn được sử dụng để vận chuyển dầu

BẾN NHẬP DẦU THễ

BẾN XUẤT

KHU CễNG NGHỆ PHỤ TRỢ

BỂ CHỨA DẦU THễ

PHÂN XƯỞNG ĐIỆN

BỂ CHỨA SẢN PHẨM

HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC

DẦU

TUYẾN ỐNG NGẦM

CỘT ĐUỐC

thô tới các kho trung chuyển hoặc kho dự trữ quốc gia mà ít khi sử dụng cho các nhà máy lọc dầu

Do tải trọng các tàu dầu lớn nên bến nhập thường xa bờ, vì vậy, dầu thô vận chuyển vào nhà máy thường phải đặt ngầm dưới biến Hệ thống đường ống nhập được thiết kế để đảm bảo vận chuyển được các loại dầu dự kiến sẽ sử dụng (đặc biệt là dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao cần phải có giải pháp để chống quá trình đông đặc dầu thô trong lòng ống giữa các lần nhập) Dầu thô nhập từ tàu dầu được tàng trữ tại khu bể chứa Các bể chứa dầu thô ngoài chức năng dự trữ nguyên liệu còn có nhiệm vụ tách một phẫn nước lẫn trong dầu Công suất chứa khu bể chứa dầu thô được thiết kế để đủ khả năng chứa được lượng dầu của tàu dầu lớn nhất cộng thêm một số ngày dự trữ vận hành thích hợp Với các nhà máy đặt sâu trong đất liền gần má dầu hoặc tuyến ống dẫn dầu thì dầu thô được nhập trực tiếp từ tuyến ống dẫn dầu

1.1.2 Quá trình chế biến

Dầu thô sau khi được ổn định và tách sơ bộ nước trong khu bể chứa được đưa đi chế biến Để nhận được các sản phẩm theo yêu cầu của thị trường, dầu thô phải trải qua hàng loạt các công đoạn chế biến và xử lý Công đoạn đầu tiên là tách dầu thô thành các phân đoạn, dầu thô được đưa tới phân xưởng chưng cất ở áp suất khí quyển Tại tháp chưng cất này, dầu thô được tách thành các phân đoạn khác nhau và sau đó đưa tới các phân xưởng chế biến tiếp theo như: chưng cất chân không, cracking xúc tác cặn, phân xưởng reforming, phân xưởng đồng phân hóa Naphtha nhẹ, alkyle hóa Để đơn giản hóa, trong khuôn khổ của mô đun này chỉ mô tả quá trình chế biến dựa trên cấu hình công nghệ sử dụng phổ biến nhất hiện nay nhằm cung cấp khỏi quát về quá trình chế biến của nhà máy Các kiến thức sâu về từng quá trình chế biến được trình bày trong các giáo trình của mô-đun/môn học khác của chương trình đào tạo nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí Quá trình chế biến được mô tả khỏi quát trong các mục dưới đây

Thông thường, dầu thô qua phân xưởng chưng cất ở áp suất thường được phân tách thành các phân đoạn chính: LPG, Naphtha nhẹ, Naphtha nặng, Kerosene, phân đoạn diesel nhẹ (Light Gas Oil), phân đoạn diesel nặng (Heavy Gas Oil) và phân đoạn cặn chưng cất khí quyển Trong đó, một số phân đoạn được coi là sản phẩm hoặc là cấu tử pha trộn (phân đoạn Kerosene, Naphtha nhẹ, phân đoạn dầu diesel nhẹ và phân đoạn dầu Diesel nặng) mà không cần đưa đi chế biến tiếp ngoại trừ việc đưa qua các thiết bị xử lý để loại bá tạp chất (như lưu hùynh, ni-tơ, ) Các phân đoạn khác thường được đem chế biến tiếp

để thu được các sản phẩm có giá trị cao hơn Một số hướng chế biến tiếp các phân đoạn dầu thô sau khi được tách ra từ phân xưởng chưng cất dầu thô là:

- Khí hóa lỏng (LPG) được đưa tới phân xưởng thu gom và xử lý khí để sản xuất khí hóa lỏng hoặc nguyên liệu cho quá trình Alkyle hóa

- Naphtha nhẹ (Light Naphtha): Để nâng cao chất lượng xăng, trong các Nhà máy lọc dầu hiện nay, phân xưởng đồng phân hóa naphtha nhẹ (Isomezation) được lắp đặt để đồng phân hóa naphtha nhẹ nhằm nâng cao chất lượng của xăng (tăng số Octane và giảm hàm lượng benzene trong xăng) Sản phẩm của phân xưởng này (Isomerate) được đưa tới bể chứa cấu tử pha xăng Tuy nhiên, để naphtha nhẹ phù hợp cho quá trình đồng phân hóa thì trước khi đưa tới phân xưởng Isome, phân đoạn naphtha nhẹ được xử lý bằng hydro để loại bá tạp chất Nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và đơn giản cho quá trình vận hành, bảo dưỡng, nếu trong Nhà máy lọc dầu có cả phân xưởng Reforming và Isome thì toàn bộ phân đoạn Naphtha (cả Naphtha nặng và Naphtha nhẹ) sẽ được xử lý chung trong phân xưởng xử lý hydro, sau đó mới tiến hành tách riêng ra hai phân đoạn làm nguyên liệu cho quá trình reforming và isome hóa

- Phân đoạn naphtha nặng (Heavy Naphtha): Với đa số các Nhà máy lọc dầu, để sản xuất xăng có chất lượng cao, phân xưởng Reforming phải được lắp đặt để sản xuất cấu tử pha xăng có trị số Octane cao Naphtha nặng trước khi đưa vào phân xưởng Reforming được xử lý, làm sạch trong phân xưởng xử lý Naphtha bằng hydro Sản phẩm của phân xưởng này (reformate) được đưa tới bể chứa cấu tử pha trộn xăng hoặc đưa tới phân xưởng tách BTX để tách Benzene, Toluene, P-Xylene làm nguyên liệu cho hóa dầu, phần còn lại đem đi pha trộn xăng - Phân đoạn cặn chưng cất: Cặn chưng cất chiếm một tỷ tương đối lớn so với nguyên liệu ban đầu (khoảng 50% khối lượng dầu thô), vì vậy, chế biến tiếp phân đoạn cặn là yêu cầu bắt buộc của các Nhà máy lọc dầu hiện nay để nâng cao hiệu quả kinh tế của Nhà máy Tùy thuộc vào tính chất dầu thô và hiệu quả kinh tế đem lại mà cặn chưng cất được chế biến theo các hướng khác nhau Hướng thứ nhất (đa số các Nhà máy lọc dầu trước đây áp dụng), cặn chưng cất ở áp suất khí quyển được đưa đến cột chưng cất ở áp suất chân không nhằm tách phân đoạn phù hợp cho quá trình cracking và sản xuất nhựa đường Hướng

thứ hai là cặn chưng cất được xử lý bằng hydro để đạt chất lượng cho quá trình cracking, hướng chế biến này chỉ phù hợp với các loại dầu trung bình Hướng thứ ba với các loại dầu nhẹ có hàm lượng lưu hùynh thấp, cặn chưng cất được đưa thẳng tới phân xưởng cracking mà không cần có quá trình xử lý sơ bộ

Cho dù cặn chưng cất khí quyển được xử lý sơ bộ bằng phương pháp nào đi chăng nữa thì một phần lớn lượng cặn sẽ được đưa tới phân xưởng cracking để nâng cao hiệu quả kinh tế của phân đoạn nặng Công nghệ cracking có thể áp dụng là công nghệ cracking xúc tác xúc tác thông thường hoặc hydrocracking Công nghệ hydrocracking cho phép thu được sản phẩm chất lượng cao, tuy nhiên, cũngg có những nhược điểm nhất định là đầu tư lớn, không cho phép phát triển hóa dầu kèm theo Vì vậy, công nghệ cracking thông thường được sử dụng tương đối phổ biến (trong khuôn khố giáo trình này không trình bày sơ đồ công nghệ có phân xưởng hydrocracking)

Phân xưởng cracking xúc tác cặn được xem là trái tim của một nhà máy lọc hóa dầu để chuyển hóa hydrocacbon có giá trị kinh tế thấp thành hydrocacbon có giá trị kinh tế cao hơn và là tiền đề cho phát triển các sản phẩm hóa dầu Các sản phẩm chính của phân xưởng cracking bao gồm: phân đoạn nhẹ (khí nhiên liệu và khí hóa lỏng), xăng, phân đoạn cất trung bình (light cycle Oil) và dầu cặn cracking (decant oil), một phần dầu mất mát do tạo cốc và trong quá trình tái sinh xúc tác Các sản phẩm của phân xưởng cracking xúc tác lại được chế biến tiếp theo các hương tương ứng:

Phân đoạn nhẹ được đưa đến phân xưởng thu gom và xử lý khí để thu hồi khí hóa lỏng và khí nhiên liệu cung cấp nhu cầu nhiên liệu nội bộ Nhà máy Khí hóa lỏng được đem xử lý và phân tách tiếp tùy theo mục đích sử dụng Phân đoạn nhẹ được chế biến theo các hướng chính sau: Hướng thứ nhất tách propylene để làm nguyên liệu cho hóa dầu ( sản xuất polypropylene), phần còn lại sẽ được no hóa để thu sản phẩm LPG, một phần butane cũngg được tách ra để làm cấu tử pha xăng Hướng thứ hai tách propylene riêng để làm nguyên liệu cho hóa dầu, phần còn lại sẽ làm nguyên liệu cho quá trình alkyl hóa

Xăng cracking: Xăng cracking cần được xử lý tiếp để giảm hàm lượng lưu hùynh và hàm lượng olefine đáp ứng tiêu chất lượng Xăng cracking có thể chỉ được ngọt hóa (bằng kiềm hoặc phương pháp merox) mà không sử dụng phương pháp xử lý bằng hydro, điều này tùy thuộc vào chỉ tiêu chất lượng sản phẩm về hàm lượng olefine cho phép trong xăng Với các quốc gia có quy định

ngặt nghèo về hàm lượng olefine trong xăng thì xăng cracking phải được xử lý bằng hydro Xăng cracking sau khi xử lý được đưa tới bể chứa cấu tử pha trộn xăng

Phân đoạn cất trung bình (light cycle oil): Tùy theo yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà phân đoạn này được đưa thẳng tới bể chứa cấu tử pha trộn diesel chất lượng thấp, dầu đốt lò hoặc được xử lý tiếp bằng hydro để thu được cấu tử có chất lượng cao pha Diesel cao cấp Hiện nay, do yêu cầu về chất lượng diesel cao và để nâng cao hiệu quả kinh tế, phân đoạn này thường được xử lý tiếp bằng hydro để pha trộn Diesel chất lượng cao

Cặn cracking: Cặn cracking được sử dụng làm cấu tử pha trộn dầu đốt lò (FO), một phần được sử dụng làm dầu nhiên liệu cho các lò đốt trong nhà máy

Cặn chưng cất chân không: Cặn chưng cất chân không được đưa đến phân xưởng sản xuất nhựa đường hoặc sản xuất coke dầu

Các sản phẩm trung gian như reformate, xăng cracking, isomerate, butane, các phân đoạn diesel (diesel từ phân xưởng chưng cất và cracking) được tồn trữ trong các bể chứa cấu tử pha trộn trước khi đưa tới hệ thống pha trộn Quá trình pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm được giới thiệu một cách khỏi quát trong các mục dưới đây

1.1.3 Pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm

Khâu cuối cùng trong toàn bộ chu trình hoạt động của nhà máy là pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm Chi tiết về hoạt động pha trộn, tàng trữ và xuất sản phẩm sẽ được giới thiệu trong bài học khác của giáo trình, trong mục này chỉ giới thiệu một cách nhìn tổng thể về hoạt động này

1.1.3.1 Pha trộn sản phẩm

Các sản phẩm lọc dầu, đặc biệt, là các sản phẩm nhiên liệu đều là kết quả của quá trình pha trộn nhiều cấu tử thành phần Các sản phẩm chính của nhà máy như xăng, diesel giao thông, dầu đốt lò đều là kết quả của quá trình pha trộn để đạt được chất lượng sản phẩm theo yêu cầu Theo quá trình hoạt động của nhà máy, các cấu tử pha trộn từ các phân xưởng công nghệ được đưa về tồn trữ tạm thời trong các bể chứa trung gian Các cấu từ pha trộn từ các bể chứa này sau đó sẽ được bơm tới hệ thống pha trộn Tùy theo điều kiện cụ thể mà phương pháp pha trộn nào sẽ được lựa chọn Hệ thống pha trộn sản phẩm có nhiệm vụ đảm bảo sản phẩm sau khi pha trộn đáp ứng được tiêu chuẩn sản phẩm dựa trên các cấu tử có sẵn, tối đa hóa lợi nhuận trên khối lượng các thành phần cấu tử pha trộn của nhà máy, hạn chế tối đa sản phẩm pha trộn

không đạt chất lượng Pha trộn một số sản phẩm chính của nhà máy được trình bày trong các mục dưới đây

a Pha trộn xăng

Với cấu hình nhà máy lọc dầu điển hình, xăng được pha trộn từ các cấu tử chính là: xăng cracking, reformate, alkylate, isomerate/naphtha nhẹ và Butane Ngoài các cấu tử chính nêu trên, có thể pha thêm các loại phụ gia khác (các phụ gia tăng chỉ số Octane như MTBE, TAME, toluene, ) Việc pha trộn được tính tóan tối ưu để thu lợi nhuận cao nhất từ các cấu tử pha trộn sẵn có và nhu cầu của thị trường

Chất lượng của xăng được quy định bởi nhiều chỉ tiêu, tuy nhiên, trong thực tế chỉ một số các thông số quan trọng được kiểm sóat và điều khiển trực tuyến như: chỉ số Octane, khối lượng riêng, hàm lượng benzene, hàm lượng chất thơm, hàm lượng lưu hùynh Sau khi hoà trộn, chất lượng sản phẩm được kiểm tra đạt yêu cầu sẽ được bơm tới bể chứa sản phẩm, sản phẩm không đạt yêu cầu được đưa trở lại các phân xưởng công nghệ để chế biến lại

b Pha trộn diesel

Với cấu hình nhà máy lọc dầu điển hình, diesel giao thông được pha trộn từ các cấu tử chính là: dầu diesel nhẹ (Light Gas Oil), dầu diesel nặng (Heavy Gas Oil) từ phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển, phân đoạn dầu nhẹ (Light Cycle Oil) từ phân xưởng cracking xúc tác cặn đã được xử lý bằng hyđrô và một phần phân đoạn Kerosene Ngoài các thành phần chính trên, các phân đoạn diesel từ phân xưởng chưng cất chân không, các phân xưởng xử lý cặn, gasoil bằng hydro cũngg là thành phần pha trộn diesel Trong thực tế, nhiều nhà máy tất cả các phân đoạn diesel (LGO, HGO, LCO, VDO, ) đều được đưa về phân xưởng xử lý bằng hydro (GO-HDS), vì vậy, thành phần cấu tử pha trộn có thể giảm đi do đã được hoà trộn trước

Chất lượng của diesel được quy định bởi nhiều chỉ tiêu, tuy nhiên, trong thực tế chỉ một số các thông số quan trọng được kiểm soât và điều khiển trực tuyến như: chỉ số cetane, khối lượng riêng, nhiệt độ điểm đông đặc, hàm lượng lưu hùynh Sau khi hoà trộn, chất lượng sản phẩm được kiểm tra đạt yêu cầu sẽ được bơm tới bể chứa sản phẩm, sản phẩm không đạt yêu cầu được đưa trở lại các phân xưởng công nghệ để chế biến lại

c Pha trộn dầu đốt lò

Quá trình pha trộn dầu đốt lò đơn giản hơn so với pha trộn xăng và diesel do thành phần chính của dầu đốt lò là dầu cặn quá trình cracking, chỉ một lượng nhá các cấu tử khác được pha vào cặn cracking để điều chỉnh nhiệt độ điểm

đông đặc và khối lượng riêng sản phẩm Với cấu hình nhà máy lọc dầu điển hình hiện nay, dầu đốt lò được pha trộn từ các cấu tử chính là: dầu cặn của quá trình cracking (Decant Oil), phân đoạn dầu diesel nặng (Heavy Gas Oil) từ phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển, phân đoạn dầu diesel (Light Cycle Oil) từ phân xưởng cracking xúc tác cặn và phân đoạn kerosene Việc lựa chọn cấu tử nào pha trộn với dầu cặn cracking để nhận sản phẩm dầu đốt lò tùy thuộc vào tính chất của dầu cặn và tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm Hai tính chất cơ bản được kiểm sóat trong quá trình pha trộn là khối lượng riêng và nhiệt độ đông đặc

1.1.3.2 Tàng trữ và xuất sản phẩm

Sản phẩm sau khi pha trộn đáp ứng tiêu chuẩn được đưa tới bể chứa sản phẩm Tùy theo từng loại sản phẩm, phương thức vận chuyển mà các bể chứa có cấu tạo và tổng thể tích chứa khác nhau Nguyên tắc chung là các sản phẩm có độ bay hơi lớn như kerosene, xăng, diesel được chứa trong các chế chứa mái nổi, các sản phẩm có độ bay hơi thấp như dầu đốt lò được chứa trong các bể mái cố định có thiết bị gia nhiệt bên trong

Sản phẩm trong các bể chứa sẽ được kiểm tra chất lượng tổng thể lần cuối trong phòng thí nghiệm trước khi xuất hàng Đây là công việc cần thiết do yêu cầu về kinh doanh và nguyên tắc kiểm sóat chất lượng Sản phẩm theo tiêu chuẩn chất lượng được đánh giá bằng rất nhiều chỉ tiêu, song trong thực tế sản xuất không nên và không thể kiểm tra trực tuyến tất cả các thông số này bằng dụng cụ đo lường tự động, nhiều chỉ tiêu chỉ có thể xác định trong phòng thí nghiệm, vì vậy, việc kiểm tra lần cuối chất lượng sản phẩm tại bể chứa sản phẩm trước khi xuất hàng là công việc cần thiết Các bể chứa được kiểm tra chất lượng đạt yêu cầu sẽ được phép xuất cho khách hàng

Việc xác định tổng dung tích, số lượng bể chứa thích hợp của khu bể chứa cho từng loại sản phẩm là công việc làm quan trọng, có ảnh hưởng đến kinh phí đầu tư và vận hành nhà máy Số lượng và tổng dung tích bể chứa của một loại sản phẩm phải thoả mãn một số yêu cầu: Tổng thể tích bể chứa phải ít nhất bằng tải trọng của phương tiện vận chuyển lớn nhất (tải trọng tàu) cộng thêm số ngày dự phòng thích hợp Số lượng bể chứa phải được xác định sao cho khi xuất hàng thì ngoài các bể đang xuất hàng vẫn còn ít nhất một bể khác đủ sức chứa sản phẩm từ nhà máy chuyển ra Tàng trữ và xuất sản phẩm là công đoạn cuối cùng trong chu trình hoạt động của nhà máy Hình ảnh thực về tổng thể hoạt động nhà máy lọc dầu từ khâu nhập đến xuất sản phẩm được minh hoạ trong hình H-1 B

Hình H -1 B Hình ảnh tổng thể một nhà máy lọc dầu

1.2 CÁC SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐIỂN HÌNH CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU

Việc thiết kế một nhà máy chế biến mọi loại dầu là phi thực tế về cả khía cạnh kinh tế và vận hành Sơ đồ công nghệ của một nhà máy lọc dầu trước hết dựa vào sản phẩm nhà máy định sản xuất và sau đó là nguyên liệu sử dụng Việc định hướng rõ ràng nguồn nguyên liệu và sản phẩm cho phép thiết kế nhà máy hoạt động hiệu quả hơn, vốn đầu tư sẽ thấp hơn, tuy nhiên, việc thiết kế phải đảm bảo một độ linh hoạt nhất định trong vận hành và tính đến việc mở rộng trong tương lai Ngoài nguyên liệu và chủng loại sản phẩm, tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm và tiêu chuẩn môi trường cũngg có ảnh hưởng không nhá tới cấu hình công nghệ của nhà máy Trong thực tế sản xuất cho thấy, trong thời gian qua tiêu chuẩn về môi trường ngày càng được quy định khắt khe hơn thì các nhà máy lọc dầu xây dựng trước đây không ngừng phải nâng cấp để đáp ứng yêu cầu về chất lượng sản phẩm và các nguồn thải

Việc xác định cấu hình công nghệ của nhà máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng để tồn tại và phát triển trong môi trường cạnh tranh gay gắt hiện nay trong lĩnh vực lọc dầu Tùy theo tính chất của dầu thô, chất lượng và chủng loại sản phẩm mà sơ đồ công nghệ nhà máy được thiết kế có những đặc thù riêng Tính chất của dầu thô ảnh hưởng nhiều nhất đến sơ đồ chế biến (đặc biệt là phần chế biến phân đoạn nặng) là tỷ trọng của dầu Theo tỷ trọng, dầu thô được phân ra nhiều loại khác nhau, theo cách phân loại này, dầu thô có tỷ trọng ở điều kiện tiêu chuẩn d > 0,884 được coi là dầu nặng, d = 0,830 – 0,884 là dầu trung bình và dầu có tỷ trọng d < 0,830 là dầu nhẹ Ngoài ra, người ta cũngg phân chia dầu thô chi tiết hơn thành các loại khác nhau theo tỷ trọng Để chế biến từng loại dầu thô này cần phải có sơ đồ công nghệ tương ứng thích hợp Các sơ đồ công nghệ điển hình để chế biến các dầu thô này được trình bày trong các mục dưới đây

1.2.1 Sơ đồ chế biến dầu nhẹ

Trước đây, khi giá dầu thô còn thấp, sản lượng dầu thô nhẹ tương đối lớn các Nhà máy chế biến dầu thô nhẹ có nhiều lợi thế về kinh tế và đầu tư ban đầu thấp hơn Sơ đồ công nghệ chế biến dầu nhẹ thường chỉ sử dụng quá trình cracking để chế biến cặn mà không sử dụng chưng cất chân không và xử lý cặn để sản xuất nhựa đường hay coke Sự khác biệt cơ bản giữa sơ đồ chế biến dầu nhẹ và dầu nặng nằm ở công đoạn chế biến cặn chưng cất ở áp suất khí quyển

Sơ đồ công nghệ điển hình của Nhà máy lọc dầu chế biến dầu nhẹ được mô tả trong hình H - 2 Theo sơ đồ công nghệ này, cặn dầu chưng cất ở áp suất khí quyển được đưa thẳng tới phân xưởng cracking xúc tác cặn mà không cần phải qua quá trình chưng cất chân không do cặn chưng cất của dầu nhẹ có tính chất phù hợp làm nguyên liệu cho quá trình cracking Tuy nhiên, sơ đồ này chỉ thích hợp cho các loại dầu nhẹ với hàm lượng lưu hùynh thấp Trong trường hợp hàm lượng lưu hùynh cao thì cần phải được xử lý bằng hydro để tách bớt lưu hùynh trong cặn tới mức độ phù hợp nguyên liệu cho quá trình cracking Các phân đoạn chưng cất nhẹ như LPG, naphtha, kerosene, gasoil cũngg được xửu lý tương tự như chế biến các loại dầu thô khác Các công nghệ sử dụng để chế biến các phân đoạn này điển hình là: reforming, isome hóa, alkyl hóa và quá trình polime Sơ đồ chế biến dầu nhẹ nhìn chung đơn giản và đầu tư ít hơn so với sơ đồ công nghệ chế biến dầu nặng

1.2.2 Sơ đồ chế biến dầu nặng

Theo số thống kê về trữ lượng dầu thô trên thế giới, hiện nay, tỷ lệ dầu nặng và dầu trung bình chiếm phần chủ yếu Mặt khác, trong nhưng năm qua, chênh lệch giữa giá dầu thô nặng và dầu thô nhẹ ngày càng lớn, vì vậy, các nhà máy lọc dầu đã xây dựng trước đây có xu thế được cải tạo, nâng cấp để có thể chế biến được dầu nặng và dầu trung bình nhằm thu lợi nhuận cao hơn và đảm bảo nguồn nguyên liệu cung cấp lâu dài, ổn định cho nhà máy Cũngg nằm trong xu thế sử dụng nguyên liệu này, các nhà máy mới được xây dựng đều được thiết kế ngay từ đầu để chế biến dầu nặng và trung bình, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt Một điểm đáng chú ý là thành phần của các loại dầu thô nặng và trung bình thường cho phép đa dạng hóa sản phẩm nhà máy hơn so với chế biến dầu nhẹ

Trong sơ đồ công nghệ chế biến dầu nặng, cặn chưng cất ở áp suất khí quyển sẽ được đưa tới tháp chưng cất chân không để tách ra các phân đoạn thích hợp cho quá trình chế biến tiếp theo như quá trình cracking, quá trình

trình coke hóa và sản xuất nhựa đường Sơ đồ công nghệ điển hình để chế biến dầu nặng được trình bày trong các hình H - 3A và H - 3B

Theo sơ đồ công nghệ này, cặn chưng cất khí quyển sẽ được đưa tới tháp chưng cất chân không để phân tách cặn chưng cất thành các phân đoạn phù hợp cho quá trình cracking và quá trình sản xuất nhựa đường/coke Tùy theo tính chất cụ thể của dầu thô và yêu cầu về sản phẩm mà phần cặn chưng cất chân không sẽ được đưa đi sản xuất nhựa đường hay sản xuất coke dầu Với dầu thô rất nặng cặn chưng cất thường được sử dụng để sản xuất coke dầu (sơ đồ hình H-3B), dầu thô nặng vừa phải, cặn chưng cất chân không thường được sử dụng để sản xuất nhựa đường và một phần để pha trộn dầu đốt lò (sơ đồ hình H-3A) Trình độ công nghệ chế biến dầu hiện tại cho phép sản xuất coke dầu có chất lượng cao, có thể sử dụng trong công nghiệp luyện kim Tuy nhiên, đầu tư cho dây chuyền sản xuất coke này tương đối cao, vì vậy, khi thị trường tiêu thụ coke cho luyện kim không lớn, vốn đầu hạn hẹp người ta chỉ sản xuất coke dầu làm nhiên liệu Với một số loại dầu nặng vừa phải (hoặc dầu trung bình) cặn chưng cất chân không sẽ được sử dụng để sản xuất nhựa đường Sơ đồ công nghệ chế biến dầu nặng với hai sản phẩm khác nhau (coke dầu và nhựa đường được trình bày trong hình H - 3A và H - 3B

1.2.3 Sơ đồ chế biến dầu trung bình

Ngoài hai sơ đồ chế biến dầu nặng và dầu nhẹ điển hình trình bày ở trên, một số sơ đồ công nghệ trung gian khác được sử dụng để chế biến dầu thô trung bình Theo sơ đồ công nghệ này, cặn chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển không được đưa tới tháp chưng cất chân không mà đưa tới phân xưởng xử lý cặn bằng hydro Tại đây, các tạp chất được loại bá, một phần nguyên liệu được cracking nhẹ để tạo ra các sản phẩm nhẹ hơn (chủ yếu là phân đoạn diesel), nhờ vậy sản phẩm thu hồi được từ phân xưởng này là phần cặn thích hợp cho quá trình cracking và một phần các phân đoạn nhẹ (Gasoil và Naphtha) Sơ đồ công nghệ chế biến dầu trung bình được trình bày trong hình H-4 Việc đưa công nghệ xử lý cặn bằng hydro cho phép nâng cao được hiệu suất thu hồi các sản phẩm có giá trị kinh tế cao như diesel, naphtha nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm bớt được yêu cầu xử lý tạp chất ở các giai đoạn chế biến tiếp theo do cặn chưng cất đã được loại bá nhiều tạp chất sau khi qua phân xưởng này

Tuy nhiên, cần lưu ý, các sơ đồ công nghệ trinh bày trong giáo trình chỉ là những sơ đồ hết sức sơ lược và có tính chất điển hình Trong thực tế tùy theo

tính chất cụ thể dầu thô và yêu cầu về chất lượng và chủng loại sản phẩm mà có sự thêm bớt một số phân xưởng cho phù hợp yêu cầu

1.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA NHÀ MÁY

Trong Nhà máy lọc dầu, ngoài các phân xưởng công nghệ được xem là trái tim của nhà máy thì còn các hạng mục công trình quan trọng khác cấu thành lên một nhà máy hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của nhà máy Các hạng mục công trình đó là các phân xưởng năng lượng, phụ trợ, công trình ngoại vi và công trình chung Giữa các phân xưởng công nghệ và các phân xưởng năng lượng, phụ trợ, công trình ngoại vi, có mối quan hệ khăng khít, gắn bó hữu cơ với nhau không thể xem nhẹ bất cứ một bộ phận nào Cần nhấn mạnh rằng để các phân xưởng công nghệ hoạt động bình thường cần phải có sự hỗ trợ của các phân xưởng năng lượng, phụ trợ và các hệ thống công trình khác.Trong thực tế, ngoài các phân xưởng công nghệ, một nhà máy lọc hóa dầu điển hình bao gồm các hạng mục công trình chính sau:

- Công trình năng lượng, phụ trợ; - Công trình ngoại vi;

- Công trình chung

Việc phân chia thành phần các hạng mục này có thể khác nhau đôi chút giữa các nhà thiết kế, tuy nhiên sự khác biệt này không nhiều Các hạng mục này lại bao gồm nhiều phân xưởng và công trình khác nhau

HÌNH H-2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU NHẸ

HÌNH H-3A SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU NẶNG VỚI SẢN PHẨM NHỰA ĐƯỜNG

HÌNH H -3B SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU NẶNG VỚI SẢN PHẨM COKE ĐƯỜNG

HÌNH H - 4 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU TRUNG BÌNH

1.3.1 Công trình năng lượng, phụ trợ

Các phân xưởng và công trình năng lượng, phụ trợ có chức năng cung cấp năng lượng, các tiện ích cho các phân xưởng công nghệ và toàn nhà máy như điện, hơI nước, nhiên liệu, khí nén, nước công nghệ, nước sinh hoạt,… Đôi khi không có sự phân biệt rạch ròi giữa các phân xưởng công nghệ và các công trình năng lượng, phụ trợ, ví dụ như hệ thống hơi và phát điện, việc cung cấp hơi và phát điện chủ yếu từ phân xưởng điện trong nhà máy và từ các nồi hơi tận dụng nhiệt trong các phân xưởng công nghệ Hoạt động của hệ thống phát điện và cấp hơI của nhà máy gắn liền với hoạt động của các phân xưởng công nghệ và có tác động tương hỗ với nhau

Phân xưởng và công trình năng lượng, phụ trợ bao gồm một số các hạng mục chính:

- Hệ thống phát và phân phối điện - Hệ thống sản xuất và phân phối hơi - Hệ thống khí nén điều khiển

- Hệ thống cấp khí Ni tơ - Hệ thống khí nhiên liệu - Hệ thống dầu nhiên liệu

- Hệ thống nước (nước làm mát, )

1.3.2 Công trình ngoại vi

Công trình ngoại vi trong nhà máy lọc dầu có chức năng hỗ trợ cho hoạt động của các phân xưởng công nghệ, đảm bảo chất lượng sản phẩm và đảm bảo nguồn thải đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường Công trình ngoại vi bao gồm một số các hạng mục chính:

- Bể chứa trung gian - Bể chứa sản phẩm

- Hệ thống xuất sản phẩm (đường bộ, đường thủy) - Hệ thống pha trộn sản phẩm

- Hệ thống đuốc

- Hệ thống xử lý nước thải - Khu bể chứa dầu thô

1.3.3 Công trình chung

Các công trình chung trong nhà máy lọc dầu đáp ứng những nhu cầu chung cho toàn nhà máy, hỗ trợ cho quá trình sản xuất, quản lý, điều hành sản xuất và đảm bảo điều kiện làm việc đúng tiêu chuẩn cho cán bộ nhân viên vận hành, quản lý nhà máy Công trình chung bao gồm một số các hạng mục chính:

- Các công trình xây dựng dân dụng (Nhà hành chính, phòng điều khiển trung tâm, phòng thí nghiệm, xưởng bảo dưỡng, sửa chữa, nhà y tế, ) - Đường nội bộ và hệ thống chiếu sáng

- Hệ thống phân phối điện - Hệ thống thông tin liên lạc - Hệ thống điều khiển tự động

Tuy nhiên cần lưu ý, việc phân chia nhà máy thành các bộ phận là theo tứng quan điểm Cách phân chia như trình bày trong giáo trình là cách phân chia phổ biến hiện nay trên thế giới trong thiết kế, quản lý công trình lọc hóa dầu Trong thực tế có thể có cách phân chia khác, tuy nhiên, điều quan trọng là xác định rõ được chức năng nhiệm vụ của từng bộ phận

1.4 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

1 Cho biết lý do cá nhà máy lọc dầu thường phải đặt tại bờ biển có điều kiện thuận lợi xây dựng cảng nước sâu?

2 Chức năng, nhiệm vụ của khu bể chứa dầu thụ

3 Hóy cho biết các cơ sở chính quyết định cấu hình công nghệ của nhà máy lọc dầu? Các sơ đồ công nghệ điển hình đang được sử dụng

4 Thành phần chính của nhà máy lọc dầu, chức năng của các bộ phận này?

BÀI 2 HỆ THỐNG NHẬP DẦU THÔ VÀ BỂ CHỨA DẦU THÔ Mã bài: HD M2

Giới thiệu

Vấn đề vận chuyển, nhập và tàng trữ dầu thô là một trong nhiệm vụ quan trọng để đảm bảo vận hành liên tục của nhà máy lọc dầu Nhằm giảm chi phí vận chuyển, hiện nay, các nhà máy lọc dầu thường xây dựng gần các vị trí có thể xây các cảng biển đủ khả năng tiếp nhận các tàu dầu có tải trọng lớn Đối với các nhà máy đặt tại vị trí không có điều kiện tự nhiên thuận lợi (mực nước biển nông) thì các cảng tiếp nhận dầu thô thường là dạng cảng mềm (phao rót dầu một điểm neo) được đặt ở vị trí xa bờ ở mức nước đủ để tiếp nhận các tàu dầu lớn Hệ thống nhập và tàng trữ dầu thô là một phần quan trọng của Nhà máy lọc dầu và có nhiều đặc thù riêng so với một cảng nhập hàng hóa hay sản phẩm thông thường khác Vì vậy, việc thiết kế và vận hành hệ thống nhập, tàng trữ dầu thô là những công việc cần quan tâm để đảm bảo sự vận hành liên tục, an toàn và hiệu quả của nhà máy Hiểu rõ được quá trình nhập dầu thô và tàng trữ dầu thô tại khu bể chứa là một bước khởi đầu quan trọng trong quá trình vận hành Nhà máy lọc hóa dầu sau này

- Hệ thống nhập dầu thô qua bến rót dầu một điểm neo (SPM)

- Nguyên lý và phương thức vận chuyển dầu có nhiệt độ đông đặc cao, các phương thức gia nhiệt đường ống điển hình

- Khu bể chứa dầu thô của nhà máy

2.1 NHẬP DẦU THÔ

Như đã đề cập, ngoại trừ các nhà máy lọc dầu đặt cạnh các má dầu hoặc tuyến ống dẫn dầu lớn có thể cho phép nhập nguyên liệu bằng đường ống, còn lại đại đa số các nhà máy lọc dầu đều phải nhập dầu thô nguyên liệu từ rất xa Vì vậy, vấn đề lựa chọn phương tiện vận chuyển để giảm chi phí dầu thô, nâng

cao hiệu quả hoạt động là một trong những vấn đề quan tâm nghiên cứu ngay từ khi triển khai công trình Phương tiện vận chuyển phù hợp nhất để đáp ứng được yêu cầu là các tàu dầu có tải trọng lớn Đi theo xu thế lựa chọn phương tiện vận chuyển này là việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy phải có khả năng tiếp nhận được các tàu dầu có tải trọng lớn Trong khuôn khố bài học này chỉ giới thiệu phương thức nhập dầu thô bằng đường thủy, vì đây là phương thức vận chuyển dầu thô chủ yếu cho nhà máy lọc hóa dầu

Việc vận chuyển dầu thô cho nhà máy thường sử dụng các tàu có tải trọng lớn (trong khoảng từ 60.000 – 250.000 tấn), vì vậy, trong thực tế khó có vùng biển nào có điều kiện tự nhiên có đủ độ sâu để tiếp nhận các tàu dầu có tải trọng lớn như vậy bằng các cảng cứng (do khó khăn cho việc xây dựng, chi phí xây dựng tốn kém) Phần lớn các nhà máy, việc nhập dầu thô nhờ một cảng nhập dầu một điểm neo (Single Point Mooring -SPM) Các cảng nhập dầu một điểm neo thường ở vị trí cách xa bờ, có độ sâu đủ cho phép các tàu dầu có tải trọng lớn cập bến

Nhập dầu thô bằng cảng SPM có nhiều thuận lợi, cho phép tiếp nhận được tàu dầu có tải trọng lớn mà không cần xây dựng hệ thống cảng cứng có đầu tư lớn, xây dựng khó khăn Điều quan trọng là phải tìm được một vùng biển có độ sâu và diện tích đủ để tàu dầu cập bến và quay tàu để đặt pheo neo và bố trí tuyến ống dẫn dầu

Hình H-5 Sơ đồ nguyên lý nhập dầu thô qua cảng SPM

Khoảng cách từ vị trí đặt cảng SPM càng gần nhà máy càng tốt để tiếp kiệm chi phí đầu tư, xây dựng đường ống ngầm và giảm chi phí vận hành Hệ thống nhập dầu thô này bao gồm một phao neo, hệ thống đường ống ngầm dưới biển dẫn dầu thô, ống thu gom (PLEM), hệ thống dầu rửa, hệ thống gia nhiệt, bảo ôn đường ống Sơ đồ Hệ thống nhập dầu thô bằng SPM đã đơn gián hóa được mô tả trong hình H 5

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau: Sau khi cập bến, neo đậu, tàu chở dầu được nối với hệ thống đường ống nhập dầu qua ống mềm Dầu thô được bơm từ tàu dầu lên khu bể chứa nhờ bơm trên tàu dầu Đối với loại dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao, đặc biệt là các loại dầu có hàm lượng parafin lớn, dầu được gia nhịêt trên tàu đến nhiệt độ thích hợp để có thể vận chuyển dễ dàng bằng bơm và đủ nhiệt lượng để sao cho nhiệt lượng mất mát trong quá trình vận chuyển từ tàu tới khu bể chứa không làm nhiệt độ của dầu thô thấp hơn nhiệt cần thiết cho phép vận chuyển trong đường ống (nhiệt độ này tối thiểu thường cao hơn nhiệt độ đông đặc của dầu 5 -10 0C) Dầu thô từ tàu dầu được dẫn tới khu bể chứa nhờ hệ thống đường ống dẫn ngầm dưới biển Do hệ thống đường ống dẫn dầu được đặt ngầm dưới biển, chênh lệch nhiệt độ giữa nước biển và dầu tương đối lớn, dẫn đến tổn thất nhiệt là lớn nếu ống vận chuyển không được cách nhiệt một cách thích hợp Vì vậy, các đường ống dẫn dầu được bọc một lớp vật liệu cách nhiệt đặc biệt nhằm giảm tổn thất nhiệt đồng thời có đủ độ bền tồn tại trong môi trường biển

Tùy thuộc vào loại dầu mà nhà máy sẽ chế biến mà hệ thống nhập dầu thô có thiết kế tương ứng để đáp ứng yêu cầu Một trong những khó khăn nảy sinh trong quá trình vận hành nhà máy lọc dầu cần phải được xem xét giải quyết ngay từ giai đoạn thiết kế vấn đề đông đặc dầu trong đường ống sau mỗi lần nhập dầu có nhiệt độ đông đặc cao Sau mỗi lần nhập dầu thô, một lượng dầu đáng kể còn tồn đọng trong đường ống, nếu không có giải pháp thích hợp để xử lý thì dầu thô sẽ nhanh chóng đông đặc trên thành ống gây tắc nghẽn một phần hoặc hoàn toàn đường ống Việc này có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng tới sự tồn tại của hệ thống nhập dầu nói riêng cũngg như sự hoạt động an toàn toàn, hiệu quả của toàn bộ nhà máy Để giải quyết vấn đề đông đặc của dầu thô trong đường ống vận chuyển người ta có các hướng giải quyết chính sau đây:

- Đưa dầu thô ra khỏi đường ống sau mỗi lần nhập dầu và thay thế bằng dầu có nhiệt độ đông đặc thấp hơn;

- Lắp đặt hệ thống gia nhiệt trên đường ống để giữ nhiệt độ dầu luôn cao hơn nhiệt độ đông đặc hoặc lỏng hóa dầu trước mỗi lần nhập;

- Dùng phụ gia để hạ thấp nhiệt độ đông đặc của dầu

Nguyên lý hoạt động của các giải pháp công nghệ này sẽ được trình bày ở phần dưới đây

2.2 NHẬP DẦU THÔ CÓ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CAO

Nhà máy lọc dầu có chế biến dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao thì hệ thống nhập dầu cần phải được thiết kế để tránh hiện tượng đông đặc của dầu

thô trên đường ống giữa hai lần nhập dầu kế tiếp nhau Chu kỳ giữa hai lần nhập dầu thô tương đối dài (phụ thuộc vào công suất nhà máy và tải trọng tàu vận chuyển), vì vậy, nếu không có giải pháp chống đông đặc cho dầu thô nằm trên đường ống sau mỗi lần nhập thì khả năng dầu đông đặc gây tắc nghẽn đường ống là rất lớn Việc tắc nghẽn tuyến ống nhập dầu thô không chỉ gây ra hậu quả trực tiếp là phải thay thế sửa chữa tuyến ống mà còn làm đình trệ sản xuất toàn bộ nhà máy do thiếu nguyên liệu Đây là sự cố nghiêm trọng, gây thiệt hại lớn về kinh tế Hiện nay, nhờ sự phát triển của khoa học, công nghệ, người ta có nhiều giải pháp để giải quyết vấn đề đông đặc của dầu thô trên đường ống Các giải pháp công nghệ chính được sử dụng để giải quyết vấn đề này bao gồm: dùng phụ gia để giảm nhiệt độ đông đặc của dầu, dùng hệ thống gia nhiệt đường ống và phương pháp thay thế dầu thô trong đường ống bằng một loại dầu nhẹ có nhiệt độ đông đặc thấp (Flushing Oil) Phương pháp sử dụng phụ gia đơn giản cho hệ thống thiết bị, tuy nhiên, do giá phụ gia tương đối cao làm ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế, ngoài ra, việc sử dụng phụ gia cũngg có thể sẽ ảnh hưởng đến quá trình chế biến Phương pháp gia nhiệt đường ống đảm bảo an toàn vận hành cao, tuy nhiên, chi phí vận hành tương đối cao mặc dù chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với phương án dùng dầu nhẹ thay thế Xuất phát từ đánh giá độ tin cậy vận hành, chi phí đầu tư và chi phí vận hành, các nhà máy lọc dầu áp dụng phổ biến là phương pháp dùng dầu nhẹ thay thế dầu thô trong đường ống sau mỗi lần nhập Một số nhá Nhà máy áp dụng phương án gia nhiệt đường ống bằng điện

2.2.1 Phương pháp dùng dầu thay thế

Phương pháp dùng dầu thay thế được sử dụng rộng rãi trong các Nhà máy lọc dầu trên thế giới để giải quyết vấn đề đông đặc dầu thô trên đường ống trong quá trình nhập dầu thô Nguyên lý của phương án này rất đơn giản: sau mỗi lần nhập, dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao được đẩy ra khỏi đường ống và thay thế vào đó bằng loại dầu nhẹ có nhiệt độ đông đặc thấp hơn Phương pháp này có ưu điểm là dễ dàng vận hành và độ tin cậy hoạt động của hệ thống đã được kiểm nghiệm trong thực tế bằng nhiều công trình Tuy nhiên, đầu tư ban đầu cho hệ thống này tương đối lớn

2.2.1.1 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ công nghệ của hệ thống nhập dầu thô sử dụng phương pháp dùng dầu thay thế chống đông đặc dầu thô trong đường ống được trình bày trong hình H-5 Theo sơ đồ công nghệ này, để có thể thay thế dầu thô trong đường ống sau mỗi lần nhập bằng dầu nhẹ và ngược lại đẩy dầu nhẹ ra khỏi hệ thống

khi bắt đầu nhập dầu, hệ thống này được thiết kế bao gồm hai đường ống song song từ khu bể chứa ra ngoài cảng nhập nhằm tạo thành một vòng khép kín Để thực hiện được nhiệm vụ đặt ra, ngoài tuyến ống khép kín, các van điều khiển tự động cũngg được lắp đặt tại các vị trí thích hợp để đưa các dòng thô và dòng dầu nhẹ về các bể chứa theo đúng yêu cầu nhằm hạn chế tối đa thất thóat dầu nhẹ vào dầu thô cũngg như sự nhiễm bẩn dầu thô vào dầu nhẹ thay thế

Tùy theo điều kiện thực tế và quan điểm thiết kế, hai đường ống này có thể được thiết kế giống nhau và có cùng tính năng sử dụng nhằm tăng độ dự phòng hệ thống đường ống hoặc được thiết kế chỉ một đường ống dẫn dầu thô có kích thước lớn hơn và đường ống có kích thước nhá hơn (dùng để dẫn dầu nhẹ thay thế)

Việc cung cấp dầu nhẹ thay thế (dầu rửa) dầu thô trong đường ống sau mỗi lần nhập được thực hiện nhờ bộ phận cung cấp dầu rửa (flushing oil) Bộ phận này bao gồm một bể chứa dầu rửa, một bơm dầu và một bơm tăng áp suất Bể chứa dầu rửa có sức chứa đủ để cấp lượng dầu thay thế dầu thô trong ống và mức dầu trong bể chứa đủ để thực hiện việc tuần hoàn dầu trong đường ống Trong bể chứa có lắp hệ thống gia nhiệt bằng hơi để duy trì nhiệt độ của dầu rửa ở nhiệt độ thích hợp cho việc gia nhiệt tuyến ống và tẩy rửa phần cặn bám trong lòng ống Bơm tăng áp có nhiệm vụ thông tuyến ống nếu xảy ra tắc nhẹ

Để kiểm tra tuyến ống và thông rửa toàn bộ tuyến ống khi cần thiết, trong hệ thống còn lắp một trạm phóng thoi (pig) Động lực để phóng thoi rửa bơm dầu rửa

2.2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này có thể mô tả như sau: Sau mỗi lần nhập dầu thô, dầu rửa có nhiệt độ cao từ bể chứa dầu rửa được bơm vào đường ống dẫn dầu thô để đẩy dần dầu thô chứa trong đường ống về bể chứa dầu thô Khi dầu thô đã được đẩy ra hết đường ống thì dừng bơm dầu rửa lại Dầu rửa được giữ trong ống trong suốt thời gian giữa hai lần nhập Trước khi nhập dầu thô (khoảng 24 giờ) người ta khởi động bơm dầu rửa và cho chạy tuần hoàn dầu rửa từ tuyến ống về bể chứa và ngược lại để nâng nhiệt độ của đường ống dẫn dầu lên giá trị thích hợp nhằm giảm tổn thất nhiệt của dầu thô vào đường ống trong quá trình nhập Sau khi kết thúc quá trình tuần hoàn dầu rửa, tuyến ống được nung nóng tới nhiệt độ thích hhợp thì dừng bơm dầu rửa Đây là thời điểm sẵn sàng để tiếp nhận dầu thô từ tàu dầu Khi nhập dầu thô,

dầu thô được chuyển từ tàu dầu vào khu bể chứa nhờ bơm của tàu dầu Vào thời điểm bắt đầu nhập dầu thô, quá trình di chuyển của dầu rửa và dầu thô trong đường ống ngược lại so với quá trình đẩy dầu thô ra khỏi ống Quá trình diễn ra như sau: dầu thô từ tàu dầu sẽ đẩy dầu rửa trong đường ống về bể chứa dầu rửa, khi dầu rửa được đẩy hết ra khỏi đường ống, các van điều khiển trên đường ống dẫn về bể chứa dầu rửa được đóng lại, và các van dẫn dầu thô về bể chứa được mở ra để dầu thô dẫn tới các bể chứa thích hợp Nhờ đường ống được gia nhiệt bằng dầu rửa trước khi nhập và dầu thô được gia nhiệt trên tàu mà nhiệt độ của dầu khi tới bể chứa được duy trì ở mức thích hợp cho vận hành Tùy theo tính chất của dầu thô mà nhiệt độ của dầu thô và đường ống được gia nhiệt ở nhiệt độ phù hợp Để tránh tổn nhiệt trên tuyến ống, các ống dẫn dầu ngầm dưới biển được bảo ôn, phần trên bờ được gia nhiệt bằng hơi hoặc bằng điện Khi quá trình nhập dầu thô kết thúc, dầu dầu rửa lại được bơm vào đường ống để thay thế dầu thô trong đường ống quá trình cứ như vậy lặp lại giữa các lần nhập dầu

Quá trình vận hành (đóng mở van trên đường ống dẫn dầu thô và dầu rửa) được thực hiện theo nguyên tắc cho phép dầu rửa được lẫn vào dầu thô nhưng không cho dầu thô lẫn vào dầu nhẹ để kéo dài thời gian phục vụ của dầu rửa giảm chi phí vận hành Việc đóng mở các van thích hợp để tránh nhiễm bẩn dầu rửa dựa vào tín hiệu phát hiện giao diện giữa dầu rửa và dầu thô của các thiết bị lắp trên tuyến ống Lượng dầu rửa bị hao hụt dần do lượng dầu rửa lẫn vào dầu thô trong quá trình vận hành, lượng dầu rửa thiếu hụt sẽ được bổ sung thường xuyên Chất lượng dầu rửa được kiểm tra định kỳ, khi dầu không đáp ứng yêu cầu sẽ được thay thế bằng dầu mới, dầu nhiễm bẩn được đưa về các phân xưởng công nghệ để chế biến lại

2.2.2 Phương pháp gia nhiệt đường ống

Phương án sử dụng dầu thay thế có nhiều ưu điểm, tuy nhiên có nhược điểm là đầu tư ban đầu cao, vì vậy, trong những năm gần đây người ta phát triển hệ thống gia nhiệt đường ống bằng điện dựa trên tiến bộ công nghệ mới về hiện tượng dòng điện bề mặt ở điện áp cao Gia nhiệt đường ống có nhiều giải pháp khác như dùng hơi, dùng dây điện trở, tuy nhiên, các giải pháp này đều không áp dụng được cho hệ thống đường ống ngầm dưới biển do yêu cầu về độ tin cậy vận hành cũngg như giới hạn kỹ thuật của phương pháp

2.2.2.1 Gia nhiệt bằng hơi

Phương pháp gia nhiệt bằng hơi (xem hình H6) gặp trở ngại do chiều tuyến ống thường lớn lớn đòi hỏi áp suất hơi cao và rất khó khăn trong việc thu

hồi nước ngưng Phương pháp này chỉ áp dụng cho gia nhiệt đường ống trên bờ có chiều dài không lớn

Hình H-6 Gia nhiệt đường ống bằng hơi

2.2.2.2.Gia nhiệt bằng điện

Đường ống có thể gia nhiệt bằng phương pháp dùng dây điện trở truyền thống hoặc phương pháp hiệu ứng dòng điện bề mặt trong điện trường cao áp Phương gia nhiệt bằng điện trở truyền thống chỉ thích hợp cho các tuyến ống trên bờ Phương pháp gia nhiệt bằng dòng điện bề mặt trong môi trường điện trường cao áp là công nghệ mới được áp dụng để gia nhiệt đường ống dẫn dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao, đặc biệt là tuyến ông ngầm dưới biển Trên thế giới hiện nay cũngg có nhiều công trình áp dụng công nghệ gia nhiệt này

a Phương pháp dòng điện bề mặt

Phương pháp này có ưu điểm là đầu tư ban đầu thấp hơn so với phương pháp dùng dầu thay thế do chỉ đầu tư một đường ống mà không cần thêm đường ống dẫn dầu rửa Tuy nhiên, chi phí vận hành của phương pháp này cao hơn so phương pháp dùng dầu rửa thay thế Chính vì vậy mà các nhà đầu tư thường cân nhắc giữa phương pháp gia nhiệt bằng điện và phương pháp dùng dầu nhẹ thay thế để quyết định lựa chọn giải pháp thích hợp cho hệ thống nhập dầu thô của nhà máy lọc dầu Để lựa chọn phương pháp thích hợp phải tiến hành đánh giá, so sánh đầy đủ tính khả thi cả khía cạnh kinh tế và kỹ thuật

Nguyên lý hoạt động

Gia nhiệt bằng dòng điện bề mặt dựa trên nguyên lý khi có dòng điện cao áp (khoảng 40.000 V) đi qua một dây dẫn thì trên bề mặt của kim loại xuất hiện dòng điện gọi là dòng điện bề mặt ( tương tự như hiện tượng dòng điện cao tần) Dưới tác dụng của dòng điện, bề mặt kim loại sẽ bị đốt nóng lên Dựa vào hiện tượng này, người ta áp dụng vào gia nhiệt đường ống Sơ đồ nguyên lý quá trình gia nhiệt đường ống sử dụng dòng điện bề mặt cao áp được mô tả trong hình H-7A Theo sơ đồ nguyên lý này, để thực hiện được quá trình gia

nhiệt, trên bề mặt của đường ống cần gia nhiệt người ta hàn các ống gia nhiệt (heating tube), bên trong các ống gia nhiệt này có đặt các dây điện cho dòng điện cao áp đi qua Khi có dòng điện cao áp đi qua dây dẫn, trên bề mặt của ống gia nhiệt xuất hiện dòng điện trên bề mặt, dưới tác dụng của dòng điện, ống gia nhiệt bị đốt nóng lên và truyền nhiệt sang đường ống cần gia nhiệt

Hình H-7 A Nguyên lý gia nhiệt bằng phương pháp dòng điện bề mặt cao áp

Cấu tạo và nguyên tắc vận hành hệ thống gia nhiệt đường ống dẫn dầu

Hệ thống gia nhiệt đường ống dầu thô bao gồm các bộ phận chính: Máy biến áp tạo nguồn điện cao áp, hệ thống dây cáp, các ống gia nhiệt, đường ống và vá cách nhiệt Sơ đồ tổng thể lắp đặt và cấu tạo hệ thống gia nhiệt bằng phương pháp dòng điện bề mặt cao áp được minh hoạ trong hình H-7B Theo sơ đồ này, dọc theo đường ống dẫn dầu thô người ta hàn các ống nhá (gọi là ống gia nhiệt) phía trong lòng các ống gia nhiệt người ta lắp dây dẫn cho dòng điện cao áp chạy qua Để thuận lợi cho quá trình lắp đặt bảo trì , mỗi một đoạn ống nhất định người ta lắp một hộp nối dây cáp điện Số ống lượng ống gia nhiệt được lắp đặt phù hợp công suất gia nhiệt và được bố trí sao cho sự phân phối nhiệt đồng đều trên tiết diện ống cần gai nhiệt Nhằm tăng độ tin cậy của hệ thống, một cáp diện và một ống gia nhiệt dự phòng được lắp đặt bổ sung Phương pháp gia nhiệt đường ống có nhiều ưu điểm trong vận hành Theo phương pháp này, dầu thô có nhiệt độ đông đặc cao sau khi nhập từ tàu dầu phần còn lại trong đường ống không cần phải đẩy ra khỏi đường ống mà vẫn giữ nguyên trong ống Khi chuẩn bị nhập chuyến dầu thô tiếp theo, thì hệ thống gia nhiệt đường ống được khởi động (thường trước khi nhập dầu 24 tiếng) để đưa phần dầu chứa trong ống về trạng thỏi lỏng có thể chuyển động được trong đường ống bằng bơm Khi kết thúc quá trình nhập dầu thô, hệ thông gia nhiệt dừng hoạt động để tiết kiệm chi phí vận hành Phương pháp dùng điện gia nhiệt chỉ cần một đường ống dẫn mà không cần hai đường ống để tuần hoàn dầu rửa Phương pháp này có độ tin cậy vận hành cao, khi có sự cố xảy ra (dầu bị

đông đặc trong ống) có thể khôi phục được tuyến ống về trạng thỏi hoàn toàn như ban đầu khi hệ thống gia nhiệt được khôi phục

Hình H-7 B Sơ đồ lắp đặt hệ thống gia nhiệt bằng phương pháp dòng điện bề mặt cao áp

b Phương pháp gia nhiệt bằng điện truyền thống

Hình H-8 A Sơ đồ gia nhiệt đường ống bằng điện trở truyền thống

Phương pháp gia nhiệt bằng điện truyền thống là phương pháp người ta sử dụng dây điện trở để gia nhiệt trực tiếp cho đường ống dẫn dầu Tuy nhiên, phương thức này cũngg chỉ phù hợp cho gia nhiệt phần đường ống trên bờ Theo phương pháp này, các dây điện trở đặc biệt sẽ được quấn dọc theo đường ống dẫn dầu Khi dòng điện chạy qua các dây điện trở này sẽ làm nóng thành đường ống và sau đó nhiệt được truyền vào dầu trong đường ống để nâng nhiệt độ của dầu tới giá trị thích hợp cho chế độ vận hành Sơ đồ minh họa phương pháp gia nhiệt đường ống bằng dây điện trở và cấu tạo của dây điện trở điển hình được trình bày trong các hình H-8 A, B, C

Hình H-8- B - Minh họa đường ống dẫn dầuđược gia nhiệt bằng dây điện trở truyền thống

Trong hệ thống đường ống nhập dầu thô, cho dù có sử dụng phương pháp dầu thay thế thì một số phần tuyến ống dầu thô trên bờ vẫn phải gia nhiệt bằng điện, do một số đoạn ống không thể thực hiện được bằng phương pháp gia nhiệt khác

Việc xem xét lựa chọn phương pháp nào thích hợp để giải quyết vấn đề đông đặc dầu thô trên đường ống nhập được xem xét trên nhiều yếu tố: đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, điều kiện cụ thể của từng dự án Mọi phương án lựa chọn đều cần phải đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, hiệu quả kinh tế mang lại hợp lý

Hình H-8 C- Cấu tạo một dây điện trở điển hình

Hình H-8 D- Sơ đồ lắp đặt hệ thống gia nhiệt bằng điện truyền thống

2.3 BỂ CHỨA DẦU THÔ

2.3.1 Chức năng khu bể chứa dầu thô

Dầu thô sau khi nhập vào nhà máy từ tàu dầu được tồn trữ trong các bể chứa Khu bể chứa dầu thô được đặt tại vị trí thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu cũngg như phải phù hợp với đường dòng công nghệ chung của toàn bộ nhà máy trong quá trình chế biến nhằm tối ưu mạng đưòng ống nối giữa các bộ phận trong phân xưởng Tổng dung tích khu bể chứa cần phải được thiết kế để tiếp nhận được các tàu dầu có tải trọng lớn nhất được sử dụng để vận chuyển dầu cho nhà máy và đảm bảo được số ngày dự phòng thích hợp Số ngày dự phòng dầu thô cho nhà máy tùy thuộc vào chiến lược kinh doanh, an toàn vận hành, tính ổn định nguồn dầu cung cấp Trong thực tế, số ngày dự phòng được chọn trong khoảng từ 11 ngày đến 20 ngày vận hành tùy thuộc vào điều kiện cụ thể như tính ổn định nguồn dầu cung cấp, khoảng cách vận chuyển Ngoài chức năng tàng trữ và dự phòng nguyên liệu cho nhà máy, khu bể chứa dầu thô còn có chức năng tách sơ bộ nước trong dầu để nâng cao hiệu các quá trình chế biến tiếp theo Mặt khác, lượng nước trong dầu thô giảm sẽ cho phép giảm được công suất của thiết bị tách muối ở phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển

Trong một số nhà máy, các bể chứa dầu thô còn được xem xét, thiết kế để chứa cặn của phân xưởng chưng cất ở áp suất khí quyển trong những trường hợp phân xưởng cracking xúc tác cặn hoặc phân xưởng chưng cất chân không có sự cố trong thời gian dài để đảm bảo sự hoạt động mềm dẻo và hiệu quả